一种生物基缠绕复合板及其制作方法与流程

1.本发明属于生物基缠绕材料技术领域，更具体地，涉及一种生物基缠绕复合板及其制作方法。


背景技术：

2.生物基缠绕材料是以竹、木材、麻、秸秆、芦苇等天然生物材料为基体，以树脂为胶黏剂，采用缠绕工艺制作而成的复合材料，这种工艺充分发挥了天然植物轴向拉伸性和抗弯曲性。生物基缠绕材料作为一种新材料，具有原料可再生、质轻高强、成本低、低碳节能、可降解、可循环利用等优势，其应用对人类社会的持续发展意义重大。近年来，随着竹缠绕复合管、竹缠绕管廊等产品相关技术的日益成熟，竹缠绕复合材料已在排水工程、石油化工等领域中逐步取代聚乙烯塑料、玻璃增强纤维塑料、钢筋混凝土、钢材、球墨铸铁等传统高能耗、高污染产品，应用前景广阔。
3.而目前水上浮动平台、交通运输设施、防护设施、建筑主体、房屋等仍主要以金属材料、钢筋混凝土制作而成，金属材料和钢筋混凝土结构强度高，抗压能力强，但它们存在资源不可再生、能耗高、质量重、易腐蚀、易传热、绝缘性能差、施工不便、成本高等缺点。如何将绿色环保、原料可再生、质量轻的生物基缠绕材料应用于工程建设、交通运输等对材料强度有较高要求的领域是目前亟待解决的难题。


技术实现要素：

4.针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种生物基缠绕复合板及其制作方法，旨在解决目前搭建房屋、水上平台等建筑物所采用的金属材料、钢筋混凝土存在资源不可再生、能耗高、质量重、成本高等问题。
5.为实现上述目的，本发明提供了一种生物基缠绕复合板，包括孔阵层、将所述孔阵层夹于中间的面板以及围合在所述孔阵层四周的侧板，所述面板与所述侧板连接形成封闭的长方体结构；
6.所述孔阵层由多个筒状单体紧密连接形成，各所述单体两端分别与所述面板连接，所述单体采用生物基材料缠绕而成。
7.优选地，所述单体横截面为圆形或多边形。
8.优选地，各所述单体之间通过胶黏剂胶接。
9.优选地，所述面板与所述侧板之间通过胶黏剂胶接，所述孔阵层上下表面与所述面板之间通过胶黏剂胶接，所述孔阵层侧面与所述侧板之间通过胶黏剂胶接。
10.优选地，所述胶黏剂包括树脂、橡胶和硅胶中的一种或多种。
11.优选地，所述胶黏剂还包括复合碳纤维毡、玻纤毡和竹纤维毡中的一种或多种。
12.优选地，所述单体外表面设置有第一防护层，所述第一防护层采用防腐防水材料。
13.优选地，所述生物基材料为竹、麻、木材、秸秆和芦苇中的一种或多种。
14.优选地，所述面板和所述侧板采用重组板，所述面板和所述侧板的外表面设置有
第二防护层，所述第二防护层采用重组板专用防护材料。
15.按照本发明的另一方面，还提供了一种上述生物基缠绕复合板的制作方法，包括如下步骤：
16.s1、将浸润树脂的生物基材料缠绕形成筒状，固化定型后得到单体；
17.s2、将多个单体排布于同一平面、外壁紧密连接形成孔阵层；
18.s3、将孔阵层的上下表面分别与两块面板连接，孔阵层的侧面分别与四块侧板连接，同时两块面板与四块侧板连接形成封闭的长方体结构，得到复合板。
19.优选地，所述单体为圆筒状；步骤s2中，将所述单体外壁沿其切线方向切出连接面，相邻两个所述单体通过所述连接面连接。
20.总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：
21.(1)本发明提供的生物基缠绕复合板主要以植物为原材料，通过缠绕技术深加工而成。用生物基缠绕材料制作多孔结构孔阵层，再利用面板和侧板组合成夹芯结构，对孔阵层中的单体两端进行密封，能够提高在局部损坏时多孔结构的有效性，具有较好的抗形变性能。采用标准模块化设计，适用于公路、铁路、海运等多种途径运输，施工现场可自由组合拼接，形成不同规格尺寸的整体平台。
22.(2)本发明复合板在制作过程中，当单体采用圆筒状时，对圆筒状单体外壁加工连接面，增大相邻两个单体的连接面积，能够保证孔阵层粘接强度，形成承力结构，增加整体强度。
23.(3)本发明生物基缠绕复合板，相对传统金属材料、钢筋混凝土材料的结构，重量轻、绿色环保、耐腐蚀性能好、成本低，并且设计空间大、可自由组合，应用领域广。
附图说明
24.图1为本发明实施例提供的生物基缠绕复合板的结构示意图；
25.图2为本发明实施例提供的孔阵层的俯视示意图；
26.图3为本发明实施例提供的孔阵层的侧视示意图；
27.在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：
28.1-孔阵层，11-单体，12连接面；2-面板；3-侧板；4-胶黏剂层。
具体实施方式
29.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
30.如图1所示，本发明提供的一种生物基缠绕复合板，包括孔阵层1、面板2和侧板3，两块面板2将孔阵层1夹于中间，四块侧板3围合在孔阵层1四周，两块面板2与四块侧板3连接形成封闭的长方体结构；孔阵层1由多个筒状单体11紧密连接形成，各单体11两端分别与面板2连接，单体11采用生物基材料缠绕而成。这里应当理解的是，面板2和侧板3也可以组装成长、宽、高均相等的长方体，即正方体结构。
31.本发明复合板中的孔阵层包括多个相互紧密连接的生物基缠绕单体，形成整体承
力结构，降低了结构整体重量、增加了抗压抗剪能力。上下面板起到复合板的均衡受力；侧板起到了增加复合板内部封闭空间，增加复合板浮力，同时起到便于安装的作用；孔阵层中各单体为全封闭形式，能够减少局部受损时对整体功能的影响。该生物基缠绕多孔结构的复合板，充分发挥了生物基复合材料质轻高强、隔热、防震的材质优势和多孔形式的结构优势，比强度大，在满足应用需求前提下，可有效降低结构体本身的自重，在防护设施、建筑主体、房屋建设等工程建设领域具有广阔的应用前景。
32.其中，单体11横截面可加工成圆形或多边形等多种形状，当单体11横截面为圆形、菱形或正多边形时，更方便加工与组装，连接更紧凑。优选地，各单体11的轴线均与面板2垂直，且单体11的端面与面板2表面平行，这样连接更牢固，使得复合板强度更高。
33.本发明复合板的各部件之间，即孔阵层1与面板2之间、孔阵层1与侧板3之间、面板2与侧板3之间以及各单体11之间，可采用胶接、铆接、螺接及复合连接等多种连接方式，在此不做特殊限定。可选地，各单体11之间通过胶黏剂胶接。同时，面板2与侧板3之间也可通过胶黏剂胶接，孔阵层1的上下表面分别与两块面板2之间通过胶黏剂胶接，孔阵层1的侧面与侧板3之间通过胶黏剂胶接。
34.本发明涉及的胶黏剂可仅采用树脂、橡胶和硅胶中的一种或多种，例如但不限于pu胶(聚氨酯树脂)、环氧树脂、硅橡胶等弹性密封胶。另外，胶黏剂还可以将树脂、橡胶、硅胶混合复合碳纤维毡、玻纤毡、竹纤维毡等材料同时使用。
35.一些实施例中，所述生物基材料为竹、麻、木材、秸秆和芦苇中的一种或多种，绿色环保，资源可再生。
36.一些实施例中，在单体11外表面设置有第一防护层，该第一防护层采用防腐防水材料，该防腐防水材料例如但不限于环氧树脂、聚脲等材料。
37.一些实施例中，面板2和侧板3宜采用强度较高的重组板，例如重组竹板、重组木板等，以提高复合板的整体强度。进一步地，在面板2和侧板3的外表面涂覆重组板专用防护漆、防护油等作为第二防护层，以增强其防腐、防水性能。
38.本发明中的单体11的内径宜不超过3m，壁厚不小于1mm，其长度可灵活设计。面板2的厚度宜不小于1mm，以保证复合板轴向压缩承载，面板2的长宽和侧板3的尺寸可以根据实际需要进行设计。
39.另一方面，本发明还提供一种上述生物基缠绕复合板的制作方法，包括如下步骤：
40.s1、将浸润树脂的生物基材料缠绕形成筒状，固化定型后得到单体11，进一步可在该单体11外表面喷涂防腐防水材料；
41.s2、将多个单体11排布于同一平面、外壁紧密连接形成孔阵层1；
42.s3、将孔阵层1的上下表面分别与两块面板2连接，孔阵层1的侧面分别与四块侧板3连接，同时两块面板2与四块侧板3连接形成封闭的长方体结构，固定成形后得到复合板，并且可在复合板外表面整体涂覆防护漆或防护油。
43.作为优选实施例，在复合板的制作过程中，所涉及的连接均采用胶接方式，粘接牢固，操作方便，成本低。具体地，所采用的胶黏剂可包含树脂、橡胶或硅胶等一些环境友好型材料。
44.在一个优选实施例中，步骤s1中，将单体11加工成圆筒状；步骤s2中，孔阵层1中各单体11呈阵列排布，将单体11外壁沿其切线方向切出连接面12，相邻两个单体11通过连接
面12连接。当各单体11采用胶接方式进行连接时，在相邻两个单体11的连接面12上涂抹胶黏剂，从而实现将两者胶黏在一起。连接面12的宽度可设置在10mm～40mm范围内为宜，在增大连接面积的同时使得相邻单体11之间连接处保留一定厚度。该连接面12的设计保证了孔阵层1的粘接强度以及整体受力时相互间力的传递。
45.以下结合具体实施例，对上述技术方案详细说明。
46.如图1所示，本实施例提供的生物基缠绕复合板包括孔阵层1、两块面板2和四块侧板3，孔阵层1位于上下两块面板2之间且与之平行，面板2和侧板3围合成一个长方体，孔阵层1位于该长方体内部，孔阵层1上下表面与面板2胶接，其侧面与侧板3胶接。其中，孔阵层1包括多个阵列排布的圆筒状单体11，各单体11之间胶接。
47.单体11为竹缠绕管体，管体内径为300mm，壁厚为4mm，长度为1000mm。面板2和侧板3采用重组竹板。
48.该生物基缠绕复合板的具体制作过程如下：
49.(1)将浸润树脂的竹篾缠绕形成圆筒状，固化定型后切割成1000mm长，制备得到单体11，在该单体11外表面喷涂环氧树脂进行防护。
50.(2)利用刨床将各单体11外壁每转动90度沿切线方向切出一个宽度为20mm的平面，从而在每个单体11上形成四个连接面12，将多个单体11阵列排布，每相邻两个单体11外壁通过连接面12胶接，形成孔阵层1。
51.(3)将两块面板2相对的表面涂胶黏剂形成胶黏剂层4，分别与孔阵层1的上下表面胶接，同样地，将四块侧板3的相对面涂胶黏剂，分别与孔阵层1的四个侧面胶接，同时面板2与侧板3也胶接形成长方体，加热加压固化，通过重物挤压或压机等方式对粘接表面施加压力，让粘接更牢固，更密实。本实施例中的胶黏剂采用pu胶。待生物基缠绕复合板固化成型后，使用重组板专用防护漆对复合板表面进行喷涂，增强防腐、防水性能。
52.经测试，本实施例制作的生物基缠绕复合板每平方米轴向压缩承载≥15t。
53.本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。